HISTORIA DE LA RESONANCIA MAGNETICA DE FOURIER A LAUTERBUR Y MASFIELD:EN CIENCIAS,NADIE SABE PARA QUIEN TRABAJA
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NOMBRES QUE DIERON VIDA A LA ELECTRICIDAD Y EL ELECTROMAGNETISMO DURANTE LOS SIGLOS XVIII Y XIX
Entre ellos destacan hombres como Benjamín Franklin (1706-1790) con sus investigaciones primigenias de electricidad; Charles Coulomb (1736-1806) con el estudio de las fuerzas electrostáticas; Alessandro Volta (1745-1827) con su invención de la batería; Luigi Galvani (1737-1798) con sus estudios de la relación entre actividad muscular y electricidad; Thomas Edison (1847-1931) con sus avances hacia el tendido eléctrico y la invención del bulbo eléctrico. -
NOMBRES QUE DIERON VIDA A LA ELECTRICIDAD Y EL ELECTROMAGNETISMO DURANTE LOS SIGLOS XVIII Y XIX
Georg S. Ohm (1787-1854) con sus estudios de la resistencia eléctrica; G.R. Kirchhoff (1824-1887) con sus leyes de conducción en los circuitos; H.K. Onnes (1853-1926) con el descubrimiento de la superconducción; Nikola Tesla (1856-1943) con sus trabajos en ondas electromagnéticas; Edwin.H. Hall (1855-1938) con sus experimentos de campo eléctrico. -
LOS CIMIENTOS DE LA RESONANCIA MAGNÉTICA:MATEMÁTICAS Y FÍSICA
Si G y g son funciones continuamente diferenciales y rápidamente convergentes a cero, entonces se llama transformada de Fourier a:
G (ω) = ∫ g (t) • e -iωt dt
Esta expresión que nos muestra cómo una función continua se puede expresar como la suma infinita (integral) de funciones trigonométricas,original trabajo del matemático francés Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830),fue ingeniero y matemático ,acompaño a napoleón en su expedición oriental. -
NOMBRES QUE DIERON VIDA A LA ELECTRICIDAD Y EL ELECTROMAGNETISMO DURANTE LOS SIGLOS XVIII Y XIX
Heinrich Hertz (1857-1894) y Ja-mes C. Maxwell (1831-1879) y sus trabajos en ondas electromagnéticas; Joseph Henry (1797-1878) con sus trabajos en inducción magnética; Pierre E Weiss con sus trabajos en ferromagnetismo; Heinrich Lenz (1804-1865) con sus trabajos de inducción electromagnética. Todos ellos contribuyeron al desarrollo de la tecnología que hoy hace posible la aplicación de la resonancia magnética en medicina. -
JEAN BAPTISTE JOSEPH FOURIER
fue nombrado gobernador del Bajo Egipto. De regreso en Francia en 1801, inició sus estudios sobre la propagación del calor -
HANS CHRISTIAN OERSTED
(Hans Christian Ørsted; Rudkobing, Dinamarca, 1777 - Copenhague, 1851) Físico y químico danés que descubrió la acción magnética de las corrientes eléctricas.
haciendo una demostración a sus alumnos, adjuntó una pila eléctrica a un cable conductor que se encontraba cerca de una brújula observando que la aguja se movía en dirección al cable, descubriendo la relación entre la electricidad y magnetismo. -
ANDRE MARIE AMPÉRE ¨LEY DE AMPÉRE¨
en una región llamada Magnesia, se reportaban algunas rocas que se atraían entre sí. Se las llamó magnets (imanes) aludiendo al lugar de su descubrimiento. Andre Marie Ampère (1775-1836) profesor de física y química en el Instituto de Bourg, y después profesor de matemáticas en la Escuela Politécnica de París, al tomar conocimiento del descubrimiento de Oersted, elaboró una completa teoría el electromagnetismo fuerza magnética interactuando entre dos corrientes eléctricas. -
PUBLICACIÓN DE LA OBRA ¨THÉORIE ANALYTIQUE DE LA CHALEUR¨
Las principales aportaciones de Fourier a la Física y las Matemáticas fueron el desarrollo de la teoría del calor, ecuaciones diferenciales, ecuaciones algebraicas, series trigonométricas, estadística matemática y teoría de las probabilidades; siendo su obra monumental la Théorie analytique de la chaleur; en la que desarrolla ecuaciones para explicar la conducción térmica en metales. -
MICHAEL FARADAY ¨INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA¨
(Newington, Gran Bretaña, 1791 - Londres, 1867) Científico británico, uno de los físicos más destacados del siglo XIX. Michael Faraday nació en el seno de una familia humilde y recibió una educación básica.
estudió las leyes del magnetismo y logró en 1831 inducir electricidad en un conductor haciendo pasar corriente por un conductor cercano, fenómeno conocido como inducción electromagnética, mostrando además cómo un imán podía inducir corriente en un conductor. -
MODELO ATÓMICO
Cuando Niels Bohr (1885-1962), Max Plank (1858-1947) y Albert Einstein (1879-1955), la cuantización de la energía y la famosa relación entre energía y masa (E = mc2) respectivamente, Pauli, en los años veinte demostró que muchas de las características de la estructura hiperfina de los espectros atómicos se podían explicar si los núcleos atómicos presentaban también spin y su respectivo momento magnético. -
JOHAN RADON -RECONTRUCCIÓN TRIDIMENSIONAL
demostró la posibilidad de reconstrucción tridimensional de un objeto a partir de un juego infinito de sus proyecciones -
WOLFGANF PAULI ´´ PROPOSICIÓN DEL CUARTO NÚMERO CUÁNTICO “EL SPIN´´
(Viena, 1900 - Zurich, 1958) Físico austriaco nacionalizado estadounidense. Con tan sólo veinte años escribió un artículo enciclopédico de más de doscientas páginas sobre la teoría de la relatividad.
muy conocido actualmente por la proposición del cuarto número cuántico “el spin del electrón” (1924) y su famoso principio de exclusión que rige la posible posición de los electrones en los orbitales atómicos. -
WOLFGANF PAULI
(1925): “dos electrones en un mismo átomo no pueden tener los mismos números cuánticos”. -
REFINAMIENTOS DEL EXPERIMENTOS ´´SEPARACION DE HACES DE ÁTOMOS EN UN CAMPO MAGNÉTICO NO HOMOGÉNEO¨
Otto Stern (1888-1969) y Walther Gerlach (1889-1979) que consiste en la separación de haces de átomos en un campo magnético no homogéneo de acuerdo a la orientación del momento magnético de sus electrones desapareados, confirmaron dicha proposición y calcularon valores aproximados para el momento magnético del protón. La proposición de la existencia de un spin nuclear sería fundamental en el posterior progreso del área -
“The only reasonable explanation of this negati-ve result is that the absorption of energy by the nuclear spin disturbs the Boltzmann distribution over the nuclear energy levels”
Cornelius Jacobo Gorter (1907-1980), físico alemán, intentó medir la resonancia magnética de núcleos de 1H y 7Li en cristales de K[Al(SO4)2]12H2O (alumbre potásico) y LiF respectivamente, sin éxito. En su artículo de 1936.
Propuso que la temperatura nuclear en el experimento debió haber sido mayor que 1400 °K y que la relajación spin-plasma fue mayor que 10-2s. Hoy se sabe que efectivamente LiF posee una relajación longitudinal anormalmente lenta. -
GORTER VISITO A ISIDOR ISAAC RABI
Isidor Isaac Rabi (1898-1988), físico estadounidense,en su laboratorio de la Universidad de Columbia. Esta visita fue muy fructífera pues en el intercambio de opiniones entre estos dos físicos, Gorter le sugirió a Rabi en vez de cambiar el estado Zeeman de las partículas pasando un haz a través de un campo estático pobremente definido, hacerlo irradiando la transición del dipolo magnético entre dos estados Zeeman, como en su propio infructuoso experimento -
RESONANCIA NUCLEAR MAGNETICA
1938 publicaron sus resultados exitosos en el artículo “A new method of measuring nuclear moment” denominando a la resonancia nuclear magnética, espectroscopia por radiofrecuencia. -
MÉTODO CUANTITATIVO
En 1940, Luis W Alvarez y Félix Bloch, publican un método cuantitativo para medir el momento magnético del neutrón -
PREMIO NOBEL
Isidor I. Rabi premio Nobel de Física por este importante avance,quien logro medir el espin del núcleo -
RESONANCIA MAGNÉTICA EN MATERIA CONDENSADA
dos grupos de Estados Unidos, uno de Stanford dirigido por el físico suizo Félix Bloch y otro de Harvard dirigido por Edward M Purcell, ingeniero eléctrico estadounidense, retomaron la investigación de medir resonancia magnética en materia condensada.
Ambos grupos lo consiguieron independientemente en diciembre de 1945,por metodos completamente diferentes -
“RESONANCE ABSORPTION BY NUCLEAR MAGNETIC MOMENTS IN A SOLID DE PURCELL ET AL Y “NUCLEAR INDUCTION”
Los artículos en que dan cuenta de sus resultados aparecieron juntos en la re-vista Physical Review en enero de 1946 -
EXCITACION MEDIANTE UN PULSO DE RADIOFRECUENCIA
E. L. Hahn en 1949.quien siguió la idea de Bloch, de producir una corta excitación mediante un pulso de radiofrecuencia, induciendo una señal hoy conocida como FID (Free Induction Decay), base de las secuencias usadas actualmente. -
HS GUTOWSKY Y CJ HOFFMAN
HS Gutowsky y CJ Hoffman descubrieron la naturaleza química asociada al desplazamiento químico, describiendo el fenómeno conocido como acoplamiento escalar spin-spin, que ocurre cuando dos grupos de protones no equivalentes producen desdoblamiento mutuo de sus señales, de gran utilidad analítica en RM química. -
PREMIO NOBEL
EM. Purcell y F Bloch recibieron el premio Nobel de Física . En la Universidad de Kazan, de la ex-Unión Soviética, Yevgeni Zavoisky también realizó un intento para medir la resonancia magnética, aunque sin éxito -
PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS
Eric Odeblad y Gunnar Lindstrom, el primero médico y fisiólogo suizomuy reconocido por sus estudios de las propiedades físico-químicas e inmunológicas del moco cervical. Ambos, en 1955 obtuvieron espectros del protón de eritrocitos, músculo e hígado de ratas y fluidos humanos. -
Period: to
DIFERENCIAS EN LOS ESPECTROS DE RESONANCIA DE LOS ELECTRONES
Mallard en conjunto con P.D. Cook primero, con M. Kent después y luego con J. Hutchison mostraron las diferencias en los espectros de resonancia de los electrones (electrón spin reso-nance) entre tumores de hígado y riñón y fallaron al intentar obtener señales de un ratón vivo -
“SPIN DIFUSSION MEASSUREMENTS: SPIN ECHOES IN THE PRESENCE OF A TIME-DEPENDENT fiELD GRADIENT”
De E. O. Stejskal y J. E. Tanner ,donde se establece la secuencia básica de las señales de difusión del protón, hoy de gran interés en RM médica. -
“APPLICATION OF FOURIER TRANSFORM SPECTROSCOPY TO MAGNETIC RESONANCE”
Richard R Ernst y Wess W Anderson,Curiosamente, este trabajo fundamental fue rechazado dos veces en el Journal of Chemical Physics por ser muy técnico y no lo suficientemente origina.
En este trabajo, los investigadores aplican una nueva técnica de transformada de Fourier a la espectroscopía por RM. Utilizando la FID de Hahn y analizando la transformada de la respuesta del siste-ma, aumentando la razón señal/ruido. -
´´TUMOR DETECTION BY NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE”
Raymond V. Damadian,con un trabajo hoy clásico y que, como se refleja en los trabajos posteriores de Mallard y de Hollis, fue un aporte desafiante que estimuló el desarrollo pos-terior de la RM.
Aquí, Damadian propone: “Las medidas de resonancia spin-eco pueden ser usadas como un método para discriminar entre tumores malignos y tejido normal”. El encontró diferencias en T1 y T2 entre seis muestras de tejidos normales y dos tumores sólidos del hígado y el riñón de la rata. -
Period: to
PROPIEDADES DE RELAJACIÓN SPIN-LATTICE
Hollis y colaboradores entre 1972 y 1974 estudiaron las propiedades de relajación spin-lattice (T1) de diversos tejidos cancerosos, encontrando mayores T1 y exploraron su relación con el contenido de agua en los tejidos -
PETER MANSFIELD-CAMPO MAGNÉTICO PRODUCÍA SEÑALES
físico inglés, en el mismo año 1973, descubrió en forma independiente que el uso de gradientes de campo magnético producía señales que podrían ser analizadas directamente para proveer la información espacial, incluyendo una descripción matemática de la transformación de una señal temporal a la representación espacial, introduciendo el concepto del espacio-K. -
PAUL LAUTERBUR- METODO ZEUGMATOGRAFIA
Químico estadounidense en la Universidad de New York, tuvo la idea de codificar espacialmente la señal mediante la aplicación de gradientes magnéticos y después reconstruir la imagen en forma similar a la tomografía computada. En su trabajo “Image formation by induced local interactions; example employing magnetic resonance” publicado en la revista Nature en 1973.
Llamó a su método Zeugmatografía (de zeugma= unión), refiriéndose a la unión de un campo magnético con la radiofrecuencia -
RAYMOND DAMADIAN
Además, comparó fibroadenomas con dichos tumores, encontrando que también se diferenciaban de ellos. Así, los valores de T1 y T2 de tumores se encontraban fuera del rango de los valores normales y de los fibroadenomas. Damadian apodó al método analítico para diferenciar los valores de relajación “FONAR” (field focused nuclear magnetic resonance). Sus resultados los corroboró con tejido humano en 1974 -
PRIMER TOMÓGRAFO DE RM
Siguió trabajando con su equipo construyendo el primer tomógrafo de RM de cuerpo entero que llamaron “el indomable” obteniendo la imagen de un tumor en una rata, publicada en la revista Science en 1976. -
PETER MANSFIELD-SECUENCIAS EPI
(eco-planar imaging), o como llenar el espacio-K en forma rapidísima, en un solo disparo (“single shot”) -
MANSFIELD Y A.A. MAUDSLEY-PRIMERA IMAGEN SECCIONAL
publicaron la primera imagen seccional de una región de la anatomía humana, un dedo -
PREMIO NOBEL
Allan M. Cormack (premio Nobel junto a G Hounsfield en 1979 por la invención de la tomografía computada), quien resolvió en 1963 y 1964, el problema de conocer el interior de una región a partir de conocer sus proyecciones.
Este, en dos brillantes artículos mostró cómo resolver el conjunto de ecuaciones integrales generadas por la atenuación de un conjunto de voxels dispuestos en línea, uno al lado del otro, en función del ángulo de rotación de la proyección. -
PRIMERAS IMÁGENES DE LA CABEZA
P. Mansfield desarrolló las secuencias EPI. R. C. Hawkes y Moore et al en 1980 obtuvieron las primeras imágenes de la cabeza -
PROTOTIPO DE TOMÓGRAFO POR RM
en 1981 se instaló el primer prototipo de tomógrafo por RM en el Hospital Hammersmith de Londres, dando inicio a los estudios pioneros de Graeme M. Vides, Ian R. Young en el departamento dirigido por el profesor Robert E Steiner. -
PREMIO NOBEL
El físico-químico suizo Richard R. Ernst fue distinguido con el premio Nobel de Química de 1991,por su gran contribución al avance de la espectroscopía por RM. El trabajo de Ernst, pone de relevancia la importancia del trabajo de Fourier y, sin duda repercute en todo el desarrollo posterior de la técnica, no sólo en la química, donde permaneció muchos años y sigue desarrollándose, sino también en la medicina. -
PREMIO NOBEL DE DE FISIOLOGIA Y MEDICINA
. P. Mansfield y P. Lauterbur fueron galardonados con el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 2003.
Sin duda, Raymond Damadian, es junto a Lauterbur y Mansfield, uno de los responsables de la aplicación médica de la RM. Lamentablemente, no recibió el premio Nobel junto a estos dos investigado-res, y se enfrascó en una ácida polémica, intentando por diversos medios publicitarios ser declarado el padre de dicha técnica.
